2021高考物理（选择性考试）人教版一轮学案：第六章 实验6　验证动量守恒定律 WORD版含解析.docx

1、实验6验证动量守恒定律验证动量守恒定律在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒实验方案1：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质量(2)安装：正确安装好气垫导轨(3)实验：测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向)(4)验证：一维碰撞中的动量守恒实验方案2：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下

2、时它们相碰(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度；测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒实验方案3：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小车的质量(2)安装：如图所示安装实验装置(3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v算出速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒实验方案4：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)测质

3、量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球(2)安装：如图所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平(3)铺纸：白纸在下，复写纸在上记下重垂线所指的位置O.(4)放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心P就是小球落点的平均位置(5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如图所示(6)验证：测量OP、OM、ON的长度，代入m1OPm1OMm2ON验证(1)前提条

4、件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”(2)探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求碰撞是否为一维实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力(2)偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量.考点一 常规实验如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量_(填选项前的符号)间接地解决这个问题A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出

5、点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON(3)经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示碰撞前后m1的动量分别为p1与p1，则p1p1_11；若碰撞结束时m2的动量为p2，则p

6、1p211_实验结果说明，碰撞前后总动量的比值_(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大请你用(3)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为_cm.解析：(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v.而由Hgt2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即m1m1m2，则可得m1OPm1OMm2ON.故只需测射程，因而选C.(2)由表达式知：在OP已知时，需测量m1、m2、OM和ON，故必要步骤有A、D、E.(3)p1m1，p1m1，联立可得p1p1OPOM44.8035.201411，p2m2，则p1p2

7、112.9，故1.01.(4)其他条件不变，使ON最大，则m1、m2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，可得v2，又v2，v0，故ONOP44.80 cm76.80 cm.答案：(1)C(2)ADE(3)142.91.01(4)76.80利用斜槽小球碰撞验证动量守恒的注意事项1斜槽末端的切线必须水平2入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放3选质量较大的小球作为入射小球4实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变图(a)考点二 创新实验现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连

8、；测块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交变电流的频率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示图(b)若实验允许的相对误差绝对值最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程解析：按定义，滑块运动的瞬时速度大小v为v.式中s为滑块在很短时间t内走过的路程设纸带上

9、打出相邻两点的时间间隔为tA，则tA0.02 s，tA可视为很短设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0，v1.将式和图给实验数据代入式得v02.00 m/s，v10.970 m/s.设B在碰撞后的速度大小为v2，由式有v2，代入题给实验数据得v22.86 m/s，设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p，则pm1v0，pm1v1m2v2.两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为p100%，联立式并代入有关数据，得p1.7%5%.因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律答案：见解析在验证动量守恒定律的实验中，核心问题是如何测量碰撞前后的瞬时速度，因此在实验设计时，可以根据学过的知识进行测量，如可以利用平抛运动，或光电门，或自由落体等变速运动，或圆周运动，或动能定理等进行等效代换本题就是利用了动能定理